Les ordinateurs numériques classiques sont plus proches que jamais d’atteindre leur puissance de calcul maximale, et l’humanité s’approche de la célébration de la dernière génération d’architecture à base de silicium qui a transformé le monde au cours de plusieurs décennies. L’évolution inévitable vers le développement d’ordinateurs fonctionnant au niveau atomique ou quantique est en cours, avec une concurrence intense entre les nations et les entreprises technologiques pour faire progresser l’informatique quantique en raison des capacités extraordinaires promises par cette nouvelle technologie.
Les ordinateurs quantiques sont si puissants qu’ils peuvent être décrits comme « l’ordinateur ultime ». Théoriquement, ces appareils pourraient casser tous les codes de sécurité électroniques connus. Cette situation est si critique que le National Institute of Standards and Technology (NIST) aux États-Unis, qui établit les politiques et les normes nationales, a publié des lignes directrices pour aider les grandes entreprises et les agences gouvernementales à planifier l’inévitable transition vers cette nouvelle ère quantique. Le NIST a déjà prévu que les ordinateurs quantiques seront capables de casser le cryptage AES 128 bits d’ici 2029, le cryptage AES étant utilisé par de nombreuses entreprises pour protéger leurs données et les pays dépensant des dizaines de milliards de dollars pour les protéger.
Les applications des ordinateurs quantiques s’étendent au-delà des domaines de la sécurité et de l’armée pour inclure des domaines tels que la médecine, l’espace, l’environnement, le climat et l’énergie. Ils sont capables d’effectuer des calculs que les ordinateurs traditionnels ne peuvent pas gérer. Par exemple, en 2019, Google a annoncé le développement de l’appareil Sycamore, qui a résolu un problème de calcul en 200 secondes, une tâche qui prendrait 10 000 ans aux ordinateurs numériques classiques. En 2020, l’Institut d’innovation quantique de Chine a annoncé le développement d’un ordinateur quantique 100 milliards de fois plus rapide qu’un supercalculateur.
Par conséquent, de nombreux géants de la technologie, dont Google, Microsoft, Intel, IBM, Rigetti et Honeywell, se précipitent pour développer des ordinateurs quantiques, chacun travaillant à la construction de prototypes. En 2021, IBM a annoncé le développement de son ordinateur quantique nommé Eagle. La concurrence ne se limite pas aux entreprises américaines, mais inclut également les entreprises chinoises.
La fin de l’ère du silicium :
Dans les années 1950, les ordinateurs étaient si énormes qu’ils avaient la taille de grandes pièces, et seules les grandes entreprises et les agences gouvernementales comme le Pentagone et les grandes banques pouvaient se les permettre. Par exemple, l’ordinateur ENIAC pourrait effectuer en 30 secondes ce qui prendrait 20 heures à un humain à ce moment-là. Cependant, il était coûteux et encombrant jusqu’à ce qu’une révolution dans le développement des puces électroniques se produise, réduisant leur taille au fil des décennies à une seule puce de la taille d’un ongle, capable de contenir environ un milliard de transistors. Ce développement a permis aux ingénieurs et aux scientifiques de créer des ordinateurs portables plus petits et a finalement conduit à l’avènement des téléphones portables, des appareils IoT et d’autres microélectroniques.
Alors que le développement des puces électroniques s’accélérait, Gordon Moore, cofondateur d’Intel, a formulé ce que l’on appelle la loi de Moore en 1965. Ce principe stipule que le nombre de transistors sur une puce double environ tous les deux ans, ce qui entraîne une augmentation simultanée des performances et une diminution des coûts. Dans une mise à jour ultérieure, Moore a ajusté la période à tous les 18 mois. Ce principe n’est pas une loi physique au sens strict mais un constat empirique qui guide l’industrie des semi-conducteurs. La loi de Moore a joué un rôle crucial dans l’évolution de l’électronique, en stimulant les innovations, en réduisant les coûts de production et en permettant la production d’appareils électroniques plus puissants et plus compacts à des prix abordables.
Cependant, ces dernières années, de nombreux experts ont souligné que la loi de Moore pourrait atteindre ses limites physiques. La raison principale est que les transistors sont devenus si petits qu’ils approchent des limites de ce qui peut être réalisé avec les technologies actuelles. Les puces électroniques sont devenues si compressées que la largeur des transistors est d’une vingtaine d’atomes. Lorsque cette distance atteint environ cinq atomes de largeur, la position des électrons devient incertaine en raison des principes de la mécanique quantique (les électrons, dans ce cas, sont les porteurs de charge dans les transistors et jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement et le traitement des données au sein d’un ordinateur).
Cette incertitude dans la position des électrons, combinée à la petite taille des transistors, peut entraîner une « fuite » d’électrons de leurs chemins désignés (c’est-à-dire des portes responsables du passage des électrons), ce qui peut raccourcir le circuit de la puce ou générer une chaleur excessive qui pourrait faire fondre les puces. En d’autres termes, selon les lois de la physique, la loi de Moore est vouée à s’effondrer si nous continuons à compter principalement sur le silicium. Cette architecture computationnelle a atteint sa fin, et nous assistons peut-être à la fin de l’ère du silicium.
Cela ne signifie pas que les progrès de la technologie informatique se sont arrêtés, mais plutôt que l’innovation a commencé à passer de la simple augmentation du nombre de transistors sur une puce à l’amélioration de la conception des systèmes, à l’utilisation de nouveaux matériaux et à l’exploration de nouvelles architectures informatiques. En d’autres termes, alors que la loi de Moore telle que nous la connaissons a peut-être atteint sa fin, l’innovation dans la technologie informatique se poursuit de nouvelles manières, avec l’informatique quantique en tête.
Ordinateurs quantiques : la fin de l’ère du silicium est-elle proche ?
Les ordinateurs numériques classiques sont plus proches que jamais d’atteindre leur puissance de calcul maximale, et l’humanité s’approche de la célébration de la dernière génération d’architecture à base de silicium qui a transformé le monde au cours de plusieurs décennies. L’évolution inévitable vers le développement d’ordinateurs fonctionnant au niveau atomique ou quantique est en cours, avec une concurrence intense entre les nations et les entreprises technologiques pour faire progresser l’informatique quantique en raison des capacités extraordinaires promises par cette nouvelle technologie.
Les ordinateurs quantiques sont si puissants qu’ils peuvent être décrits comme « l’ordinateur ultime ». Théoriquement, ces appareils pourraient casser tous les codes de sécurité électroniques connus. Cette situation est si critique que le National Institute of Standards and Technology (NIST) aux États-Unis, qui établit les politiques et les normes nationales, a publié des lignes directrices pour aider les grandes entreprises et les agences gouvernementales à planifier l’inévitable transition vers cette nouvelle ère quantique. Le NIST a déjà prévu que les ordinateurs quantiques seront capables de casser le cryptage AES 128 bits d’ici 2029, le cryptage AES étant utilisé par de nombreuses entreprises pour protéger leurs données et les pays dépensant des dizaines de milliards de dollars pour les protéger.
Les applications des ordinateurs quantiques s’étendent au-delà des domaines de la sécurité et de l’armée pour inclure des domaines tels que la médecine, l’espace, l’environnement, le climat et l’énergie. Ils sont capables d’effectuer des calculs que les ordinateurs traditionnels ne peuvent pas gérer. Par exemple, en 2019, Google a annoncé le développement de l’appareil Sycamore, qui a résolu un problème de calcul en 200 secondes, une tâche qui prendrait 10 000 ans aux ordinateurs numériques classiques. En 2020, l’Institut d’innovation quantique de Chine a annoncé le développement d’un ordinateur quantique 100 milliards de fois plus rapide qu’un supercalculateur.
Par conséquent, de nombreux géants de la technologie, dont Google, Microsoft, Intel, IBM, Rigetti et Honeywell, se précipitent pour développer des ordinateurs quantiques, chacun travaillant à la construction de prototypes. En 2021, IBM a annoncé le développement de son ordinateur quantique nommé Eagle. La concurrence ne se limite pas aux entreprises américaines, mais inclut également les entreprises chinoises.
La fin de l’ère du silicium :
Dans les années 1950, les ordinateurs étaient si énormes qu’ils avaient la taille de grandes pièces, et seules les grandes entreprises et les agences gouvernementales comme le Pentagone et les grandes banques pouvaient se les permettre. Par exemple, l’ordinateur ENIAC pourrait effectuer en 30 secondes ce qui prendrait 20 heures à un humain à ce moment-là. Cependant, il était coûteux et encombrant jusqu’à ce qu’une révolution dans le développement des puces électroniques se produise, réduisant leur taille au fil des décennies à une seule puce de la taille d’un ongle, capable de contenir environ un milliard de transistors. Ce développement a permis aux ingénieurs et aux scientifiques de créer des ordinateurs portables plus petits et a finalement conduit à l’avènement des téléphones portables, des appareils IoT et d’autres microélectroniques.
Alors que le développement des puces électroniques s’accélérait, Gordon Moore, cofondateur d’Intel, a formulé ce que l’on appelle la loi de Moore en 1965. Ce principe stipule que le nombre de transistors sur une puce double environ tous les deux ans, ce qui entraîne une augmentation simultanée des performances et une diminution des coûts. Dans une mise à jour ultérieure, Moore a ajusté la période à tous les 18 mois. Ce principe n’est pas une loi physique au sens strict mais un constat empirique qui guide l’industrie des semi-conducteurs. La loi de Moore a joué un rôle crucial dans l’évolution de l’électronique, en stimulant les innovations, en réduisant les coûts de production et en permettant la production d’appareils électroniques plus puissants et plus compacts à des prix abordables.
Cependant, ces dernières années, de nombreux experts ont souligné que la loi de Moore pourrait atteindre ses limites physiques. La raison principale est que les transistors sont devenus si petits qu’ils approchent des limites de ce qui peut être réalisé avec les technologies actuelles. Les puces électroniques sont devenues si compressées que la largeur des transistors est d’une vingtaine d’atomes. Lorsque cette distance atteint environ cinq atomes de largeur, la position des électrons devient incertaine en raison des principes de la mécanique quantique (les électrons, dans ce cas, sont les porteurs de charge dans les transistors et jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement et le traitement des données au sein d’un ordinateur).
Cette incertitude dans la position des électrons, combinée à la petite taille des transistors, peut entraîner une « fuite » d’électrons de leurs chemins désignés (c’est-à-dire des portes responsables du passage des électrons), ce qui peut raccourcir le circuit de la puce ou générer une chaleur excessive qui pourrait faire fondre les puces. En d’autres termes, selon les lois de la physique, la loi de Moore est vouée à s’effondrer si nous continuons à compter principalement sur le silicium. Cette architecture computationnelle a atteint sa fin, et nous assistons peut-être à la fin de l’ère du silicium.
Cela ne signifie pas que les progrès de la technologie informatique se sont arrêtés, mais plutôt que l’innovation a commencé à passer de la simple augmentation du nombre de transistors sur une puce à l’amélioration de la conception des systèmes, à l’utilisation de nouveaux matériaux et à l’exploration de nouvelles architectures informatiques. En d’autres termes, alors que la loi de Moore telle que nous la connaissons a peut-être atteint sa fin, l’innovation dans la technologie informatique se poursuit de nouvelles manières, avec l’informatique quantique en tête.
